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DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN SEPTIEMBRE 2018 ACTUALIZADO MARZO 2020 DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 2 Este documento es propiedad del Comité Chileno de CIGRE Toda reproducción total o parcial deberá citar claramente al Comité Chile de CIGRE www.cigre.cl DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 3 I. INTRODUCCION El Comité Chileno de CIGRE, cumpliendo con su misión de facilitar y fomentar el intercambio de conocimientos y experiencias, convocó a un grupo de profesionales y especialistas del sector eléctrico local, el cual, después de un intenso periodo de trabajo, ha elaborado el presente documento que pretende aportar recomendaciones que permitan a las Instalaciones Eléctricas enfrentar de mejor manera los fenómenos sísmicos. La elaboración de esta propuesta fue desarrollado por un Comité Técnico Especial convocado por CIGRE Chile, el cual estuvo conformado por diversos profesionales del sector, pertenecientes a empresas del área eléctrica, universidades y empresas consultoras de ingeniería, con un total de 15 integrantes permanentes, quienes desarrollaron los distintos análisis y prepararon los documentos de trabajo que dieron origen a la presente Recomendación, y 24 integrantes con participación parcial, quienes asistieron a algunas de las reuniones de trabajo y que tuvieron a su disposición, para sus comentarios y observaciones, los documentos de trabajo elaborados durante el proceso. II. ALCANCE El presente documento denominado “Recomendación de Requisitos Sísmicos para Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión” tiene como finalidad unificar los requisitos símicos que se recomienda deberían cumplir en Chile los distintos elementos que conforman las Instalaciones de Alta Tensión, tales como equipos eléctricos, estructuras, fundaciones y obras civiles, y está basado en recomendaciones y normas que actualmente se encuentran dispersas en distintas fuentes, haciéndolas coherentes y armónicas. Adicionalmente, se han incorporado las lecciones derivadas de los últimos elementos sísmicos ocurridos en el país, así como la experiencia nacional y la experiencia internacional de instalaciones de esta naturaleza, en base al análisis de normas y recomendaciones de diseño internacionales. III. NORMAS Y ESPECIFICACIONES UTILIZADAS COMO REFERENCIA Las principales Normas, Especificaciones y Recomendaciones que se han utilizado como referencia para la elaboración del presente documento son las siguientes: NORMAS, ESPECIFICACIONES Y RECOMENDACIONES AÑO NOMBRE NCh 2369 2017 Anteproyecto Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales (propuesta de actualización NCh 2369 elaborado por el Comité a cargo del Instituto de la Construcción, ya entregado al INN para proceso de Consulta Pública). ASCE 7 2016 Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 4 NORMAS, ESPECIFICACIONES Y RECOMENDACIONES AÑO NOMBRE CIGRE Chile 2012 Lecciones y recomendaciones para el sector eléctrico derivadas del terremoto del 27 de Febrero del 2010 en Chile. ASCE 113 2010 Substation Structure Design Guide. ETG A.020 2008 Transelec. Especificaciones Técnicas Generales. Especificaciones de Diseño Sísmico de Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión. ETG A.021 2005 Transelec. Especificaciones Técnicas Generales. Diseño Sísmico de estructuras de subestaciones. IEEE 693 2005 Recommended Practice for Seismic Design of Substations y Borrador 17 para actualización (Borrador aprobado por el grupo de trabajo de la IEEE). ETG I.1.020 1997 Ingendesa. Especificaciones Técnicas Generales. Requisitos de Diseño Sísmico para Equipo Eléctrico. Versión Resumida. ETG 1.015 1987 Endesa. Especificaciones Técnicas Generales. Diseño Sísmico. IV. ESTRUCTURACION DEL DOCUMENTO El presente documento se ha estructurado como sigue: Capítulo 1: Comprende los requisitos sísmicos que son comunes a los distintos elementos que conforman las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión. o Anexo N°1: Comprende los requisitos sísmicos particulares por tipo de equipo eléctrico. Capítulo 2: Comprende los requisitos sísmicos para los equipos eléctricos. Capítulo 3: Comprende los requisitos sísmicos para las estructuras de soporte de equipos, fundaciones de equipos y las otras estructuras y obras civiles que se encuentran dentro de las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión. o Anexo N°2: Recomendaciones para el diseño de fundaciones. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 5 V. PROCEDIMIENTO DE TRABAJO Y AGRADECIMIENTOS El Comité Técnico especial estuvo conformado por dos Sub Comités: el Sub Comité de Equipos orientado para el desarrollo de las secciones relacionadas con el diseño sísmico de equipos eléctricos y el Sub Comité Civil Estructural, orientado al desarrollo de las secciones relacionadas con las estructuras, fundaciones y en general todas las otras obras civiles que forman parte de las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión. Ambos Sub-Comités sesionaron en conjunto para el desarrollo del Capítulo 1, que corresponde a los requisitos sísmicos comunes, y para la revisión y coordinación final de los distintos capítulos y anexos de la presente Recomendación. El Comité sesionó entre el mes de octubre de 2016 y comienzos del mes de junio de 2018, efectuando un total de 75 reuniones de trabajo, lo que, sumado al trabajo en paralelo a las reuniones para la elaboración de las propuestas de cada sección, suman un total aproximado de 3.300 Horas Hombre. El Sub-Comité de Equipos, liderado por el Director Técnico de CIGRE Chile señor Hernán Casar (Consultorías HCC) estuvo integrado por los siguientes profesionales: Alex Müller (Transelec), Bladimir Rivas (Transelec), Dania Valdivia (EQCO), Ernesto Cruz (EQCO), Federico Reich (Reich Ingeniería), Gonzalo Calvo (Consultorías HCC) y Raúl Alvarez (Consultor Independiente y Profesor DIE FCFM Universidad de Chile). En el Sub Comité Civil Estructural, liderado por la Directora de CIGRE Chile señora Marcela Aravena (Ingtegral Servicios de Ingeniería) participaron los siguientes profesionales: Alejandro Fernández (Elecnor), Bladimir Rivas (Transelec), Dania Valdivia (EQCO), Ernesto Cruz (EQCO), Juan Cisternas (ACI Ingeniería), Juan González (Reich Ingeniería), Matías González (Transelec), Patricio Bilbao (ABC Ingeniería), Ramiro Basaez (Profesor Departamento Obras Civiles Universidad Técnica Federico Santa María) y Raúl Alvarez (Consultor Independiente y Profesor DIE FCFM Universidad de Chile). En forma parcial colaboraron los profesionales señores: Alejandro Salazar (Geoservices por Chilquinta), Andrés Alvarado (Rodríguez y Goldsack), Arturo Goldsack (Rodríguez y Goldsack), Braulio Ortuzar (Chilquinta), Cristián Illanes (SEC), Daniel Mancilla (InterChile), David Watts (Profesor Departamento Ingeniería Eléctrica Pontificia UniversidadCatólica de Chile), David Zamorano (Hatch), Francisco Hernández (Colbún), Francisco Swett (InterChile), Franklin Stuardo (Saesa), Iván Soto (Chilquinta), Jaime López (Enel Distribución), Luis Humeres (Engie Energía), Marcelo Barrera (Comisión Nacional de Energía), Marco Peirano (Comisión Nacional de Energía), Nelson Urdaneta (Coordinador Nacional Eléctrico), Nicolás Gorriño (Celeo Redes), Pablo Medina (Frontera Energía), Paulina Muñoz (Comisión Nacional de Energía), Patricio Carmona (Engie Energía), Roger Schurch (Profesor Departamento Ingeniería Eléctrica Universidad Técnica Federico Santa María), Sebastián Fingerhuth (Profesor Departamento Ingeniería Eléctrica Pontificia Universidad Católica de Valparaíso) y Saul Urbina (Geoservices por Chilquinta). A todos ellos el Directorio de CIGRE Chile reconoce su esfuerzo y dedicación que entendemos contribuirá al bienestar general del país. Así también agradecemos a las empresas a las cuales esos profesionales pertenecen por las facilidades dadas para realizar el trabajo. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 6 VI. ACTUALIZACION DEL DOCUMENTO A MARZO 2020 El documento original editado en Septiembre de 2018 se hizo público por medio de la página WEB de CIGRE Chile, www.cigre.cl, y por medio del Seminario Tutorial organizado por CIGRE Chile el 03 de diciembre de 2018, efectuado en los salones del Hotel Intercontinental de Santiago. En el mencionado Seminario Tutorial se entregó un ejemplar del documento a cada uno de los asistentes al evento y se abrió un periodo de consultas y comentarios púbicos para que quien quisiera pudiera enviar, a una dirección de correo electrónico determinada de CIGRE, sus consultas, comentario y/o contribuciones. Dicho periodo de consulta fue informado tanto en el Seminario Tutorial como a través de los comunicados de CIGRE Chile y estuvo abierto hasta fines de Abril de 2019. Las consultas recibidas fueron clasificadas y estudiadas por los líderes del Comité de Estudio de CIGRE Chile y posteriormente se realizó una reunión con cada uno de los autores, reunión donde se analizaron las consultas particulares de cada uno y donde se determinó en conjunto si se efectuaba alguna modificación al documento original. Como resultado de este trabajo de consultas se emite el presente documento, que corresponde a una versión actualizada a Marzo 2020 en forma y no fondo del documento original. En este documento se indican las modificaciones en texto con letras color azul, modificaciones que corresponden principalmente a actualización de redacciones de algunos párrafos, incorporación de nuevas definiciones e incorporación de nuevos comentarios, todo con la finalidad de un mejor entendimiento y aplicabilidad de la presente Recomendación. Agradecemos a Consultorías HCC, EQCO, Ingtegral Servicios de Ingeniería, Siemens, WSP y al Ingeniero Sr. Gonzalo Calvo por las contribuciones efectuadas en este proceso de consultas. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN SEPTIEMBRE 2018 ACTUALIZADO MARZO 2020 DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 2 de 210 Este documento es propiedad del Comité Chileno de CIGRE Toda reproducción total o parcial deberá citar claramente al Comité Chile de CIGRE www.cigre.cl DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 3 de 210 CAPÍTULO 1 REQUISITOS GENERALES 1.1. ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN ....................................................................................... 15 1.1.1. Alcance ............................................................................................................................... 15 1.1.2. Filosofía de diseño ............................................................................................................. 15 1.1.3. Campo de aplicación .......................................................................................................... 16 1.1.4. Lenguaje utilizado en la presente Recomendación ........................................................... 16 1.1.5. Normas y Especificaciones ................................................................................................. 17 1.2. DEFINICIONES.......................................................................................................................... 18 1.3. DISPOSICIONES PARA DISEÑO SÍSMICO .................................................................................. 25 1.3.1. Alcance ............................................................................................................................... 25 1.3.2. Intensidad Sísmica de Diseño ............................................................................................ 25 1.3.3. Acciones sísmicas para el diseño ....................................................................................... 25 1.3.4. Espectro de Diseño o RRS .................................................................................................. 26 1.3.5. Factor de Importancia “IE”, Factor de Modificación de la Respuesta “R” y Razón de Amortiguamiento “” ...................................................................................................... 28 1.3.6. Acciones simultáneas con el sismo .................................................................................... 31 1.4. SOLICITACIONES DE DISEÑO ................................................................................................... 33 1.4.1. Solicitaciones de cargas permanentes (CP) ....................................................................... 33 1.4.2. Solicitación Sísmica (E) ....................................................................................................... 33 1.4.3. Solicitaciones debidas a cargas de operación (CO o COs) ................................................. 34 1.4.4. Solicitaciones debidas a cargas de conexiones (T) ............................................................ 34 1.4.5. Solicitaciones debidas a cargas de cortocircuito (FC) ........................................................ 34 1.4.6. Solicitaciones debidas a las condiciones meteorológicas (CA o CAs) ................................ 34 1.4.7. Otras solicitaciones ............................................................................................................ 35 1.4.8. Combinaciones de cargas .................................................................................................. 35 1.5. DOCUMENTOS QUE RESPALDAN EL DISEÑO .......................................................................... 37 1.5.1. Memorias de Cálculo ......................................................................................................... 37 1.5.2. Planos ................................................................................................................................. 38 DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 4 de 210Este documento es propiedad del Comité Chileno de CIGRE Toda reproducción total o parcial deberá citar claramente al Comité Chile de CIGRE www.cigre.cl DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 5 de 210 CAPÍTULO 2 REQUISITOS SÍSMICOS PARA EQUIPOS ELÉCTRICOS 2.1. ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN ....................................................................................... 41 2.1.1. Alcance ............................................................................................................................... 41 2.1.2. Filosofía de diseño ............................................................................................................. 41 2.1.3. Campo de aplicación .......................................................................................................... 41 2.1.4. Normas y Especificaciones ................................................................................................. 41 2.2. CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS DE ALTA TENSIÓN ..................................................................... 43 2.3. REQUISITOS SÍSMICOS PARA EQUIPOS ................................................................................... 44 2.4. MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA FUERZA SÍSMICA SOBRE LOS EQUIPOS ........... 45 2.4.1. Método Estático ................................................................................................................. 45 2.4.2. Método de Coeficientes Estáticos ..................................................................................... 46 2.4.3. Método Estático Simplificado ............................................................................................ 47 2.4.4. Método de Análisis Dinámico por Superposición Modal Espectral ................................... 48 2.5. PRUEBAS EN MESA VIBRATORIA ............................................................................................. 50 2.5.1. Proceso para verificación del cumplimiento de los requisitos sísmicos ............................ 50 2.5.2. Pruebas en Mesa Vibratoria .............................................................................................. 50 2.6. PRUEBAS Y/O MÉTODOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA RAZON DE AMORTIGUAMIENTO ......................................................................................................... 61 2.6.1. Pruebas de Oscilación Libre ............................................................................................... 61 2.7. MÉTODO ESPECIAL PARA VERIFICACIÓN SISMICA POR GRUPO DE EQUIPOS ........................ 64 2.8. ESFUERZOS DE ACOPLAMIENTO MECÁNICO .......................................................................... 66 2.9. SOLICITACIONES DE DISEÑO PARA EQUIPOS .......................................................................... 67 2.9.1. Fuerza de Cortocircuito ..................................................................................................... 67 2.9.2. Solicitaciones debido a condiciones meteorológicas ........................................................ 68 2.10. REQUISITOS DE RESISTENCIA .................................................................................................. 69 2.10.1. Materiales dúctiles ............................................................................................................ 69 2.10.2. Materiales no dúctiles y no poliméricos ............................................................................ 70 2.10.3. Materiales poliméricos ...................................................................................................... 74 2.11. ESTRUCTURAS DE SOPORTE .................................................................................................... 77 2.12. FIJACIÓN O ANCLAJE DE EQUIPOS .......................................................................................... 78 2.13. EQUIPOS MONTADOS EN ALTURA .......................................................................................... 79 2.14. EQUIPOS SUSPENDIDOS .......................................................................................................... 80 2.15. CONEXIONES DE LOS EQUIPOS A LA RED DE ALTA TENSIÓN .................................................. 81 DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 6 de 210 Este documento es propiedad del Comité Chileno de CIGRE Toda reproducción total o parcial deberá citar claramente al Comité Chile de CIGRE www.cigre.cl DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 7 de 210 CAPÍTULO 3 REQUISITOS SÍSMICOS PARA ESTRUCTURAS, FUNDACIONES Y OTRAS OBRAS CIVILES 3.1. GENERAL ................................................................................................................................. 83 3.1.1. Alcance ............................................................................................................................... 83 3.1.2. Filosofía de diseño ............................................................................................................. 83 3.1.3. Campo de aplicación .......................................................................................................... 83 3.1.4. Normas y Especificaciones ................................................................................................. 84 3.2. SOLICITACION SÍSMICA SOBRE ESTRUCTURAS DE SOPORTE Y FUNDACIONES DE EQUIPOS . 85 3.2.1. Alcance ............................................................................................................................... 85 3.2.2. Zonificación Sísmica ........................................................................................................... 85 3.2.3. Solicitación Sísmica ............................................................................................................ 86 3.2.4. Nivel Basal .......................................................................................................................... 86 3.2.5. Factor de Importancia “IE”, Factor de Modificación de la Respuesta “R” y Razón de Amortiguamiento “” ...................................................................................................... 86 3.2.6. Determinación de las fuerzas sísmicas mediante método estático equivalente .............. 87 3.2.7. Determinación de las fuerzas sísmicas mediante un método dinámico ........................... 89 3.3. MÉTODOS PARA DISEÑO SISMICO DE ESTRUCTURAS DE SOPORTE Y FUNDACIONES DE EQUIPOS............................................................................................................................. 91 3.3.1. Método Estático Civil ......................................................................................................... 91 3.3.2. Método de Análisis Dinámico ............................................................................................ 95 3.4. SOLICITACIONES DE DISEÑO PARA ESTRUCTURAS DE SOPORTE Y FUNDACIONES DE EQUIPOS........................................................................................................................... 100 3.5. DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE SOPORTE DE EQUIPOS .......................................................... 101 3.5.1. Alcance .............................................................................................................................101 3.5.2. Criterio general de diseño ............................................................................................... 101 3.5.3. Requisitos de rigidez global ............................................................................................. 101 3.5.4. Requisitos de rigidez local ............................................................................................... 102 3.5.5. Definición del sistema de fijación del equipo a la estructura de soporte ....................... 103 3.5.6. Diseño por resistencia de la estructura ........................................................................... 103 3.5.7. Diseño del sistema de anclaje de la estructura de soporte a la fundación ..................... 103 3.5.8. Estructuras tipo parrón .................................................................................................... 103 3.5.9. Estructuras especiales de soporte de equipos ................................................................ 104 3.6. DISEÑO DE SISTEMAS DE ANCLAJE A LA FUNDACIÓN .......................................................... 105 3.6.1. General ............................................................................................................................ 105 3.6.2. Materiales ........................................................................................................................ 106 3.6.3. Fuerza sísmica para diseño .............................................................................................. 107 3.6.4. Pernos de anclaje en general ........................................................................................... 107 3.6.5. Cajas de anclaje ............................................................................................................... 107 3.6.6. Llaves de corte ................................................................................................................. 108 DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 8 de 210 3.6.7. Topes sísmicos ................................................................................................................. 108 3.6.8. Pernos de anclaje post instalados ................................................................................... 109 3.6.9. Diseño de los sistemas de anclaje ................................................................................... 109 3.6.10. Información requerida por parte del Proveedor del Equipo para el diseño de los sistemas de anclaje ....................................................................................................... 110 3.6.11. Sistemas de anclaje de equipos a la fundación sin pernos de anclaje ............................ 110 3.7. DISEÑO DE FUNDACIONES .................................................................................................... 112 3.7.1. Alcance ............................................................................................................................. 112 3.7.2. Requisitos Generales ....................................................................................................... 112 3.7.3. Requisitos de Resistencia y Estabilidad ........................................................................... 113 3.7.4. Requisitos de Operatividad .............................................................................................. 114 3.7.5. Diseño de fundaciones tipo dado o zapatas .................................................................... 114 3.7.6. Diseño de fundaciones con micropilotes ......................................................................... 115 3.7.7. Diseño de fundaciones tipo pilas ..................................................................................... 117 3.8. DISEÑO DE FUNDACIONES PARA EQUIPOS GIS Y EQUIPOS DE COMPENSACION SERIE ....... 121 3.8.1. Alcance ............................................................................................................................. 121 3.8.2. Fundaciones para Equipos GIS ......................................................................................... 121 3.8.3. Fundaciones para Equipos de Compensación Serie ........................................................ 125 3.9. REQUISITOS PARA LA REUTILIZACIÓN DE ESTRUCTURAS DE SOPORTE Y FUNDACIONES EXISTENTES ...................................................................................................................... 126 3.10. DISEÑO DE ESTRUCTURAS ALTAS Y ESTRUCTURAS DE SOPORTE DE ANTENAS ................... 127 3.10.1. Alcance ............................................................................................................................. 127 3.10.2. Consideraciones para el diseño sísmico de Equipos sobre estructuras altas .................. 128 3.10.3. Diseño de la sección local de la Estructura Alta donde se fija el equipo ......................... 130 3.10.4. Diseño de Estructuras Altas de Subestaciones ................................................................ 131 3.10.5. Caso Especial: Equipos suspendidos o colgados .............................................................. 136 3.10.6. Diseño de Estructuras de Líneas de Transmisión ............................................................ 136 3.10.7. Diseño de Estructuras de Soporte de Antenas ................................................................ 137 3.10.8. Diseño de Fundaciones .................................................................................................... 138 3.11. DISEÑO DE OTRAS OBRAS CIVILES DENTRO DE SUBESTACIONES ......................................... 139 3.11.1. Alcance ............................................................................................................................. 139 3.11.2. Normas ............................................................................................................................. 139 3.11.3. Solicitación Sísmica .......................................................................................................... 140 3.11.4. Factor de Importancia “I”. ............................................................................................... 140 3.11.5. Factor de Modificación de la Respuesta “R” ................................................................... 141 3.11.6. Requisitos de diseño ........................................................................................................ 141 3.11.7. Requisitos generales para el diseño de Obras Civiles de Subestaciones Eléctricas ........ 142 3.11.8. Combinaciones de carga .................................................................................................. 142 3.11.9. Diseño de muro cortafuego ............................................................................................. 143 3.11.10. Diseño de salas eléctricas, casetas de control y otras edificaciones similares ............. 144 3.11.11. Diseño de salas para equipos GIS interiores ................................................................. 145 3.11.12. Diseño de sistemas colectores de aceite. ..................................................................... 146 3.11.13. Estanque de agua .......................................................................................................... 147 DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 9 de 210 3.12. INFORME DE MECÁNICA DE SUELOS .................................................................................... 148 3.12.1. Alcance .............................................................................................................................148 3.12.2. Normas ............................................................................................................................. 148 3.12.3. Responsable del Informe de Mecánica de Suelos ........................................................... 148 3.12.4. Finalidad del Informe de Mecánica de Suelos ................................................................. 149 3.12.5. Exploración y Ensayos de Laboratorio ............................................................................. 149 3.12.6. Informe de Mecánica de Suelos para Subestaciones ...................................................... 151 3.12.7. Informe de Mecánica de Suelos para Líneas ................................................................... 156 3.13. DOCUMENTOS QUE RESPALDAN EL DISEÑO ........................................................................ 158 DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 10 de 210 Este documento es propiedad del Comité Chileno de CIGRE Toda reproducción total o parcial deberá citar claramente al Comité Chile de CIGRE www.cigre.cl DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 11 de 210 ANEXO N°1 REQUISITOS SÍSMICOS PARTICULARES POR TIPO DE EQUIPO ELÉCTRICO A1.1. ALCANCE ............................................................................................................................... 159 A1.2. NIVEL DE TENSIÓN ................................................................................................................ 159 A1.3. EQUIPOS RÍGIDOS ................................................................................................................. 160 A1.4. EQUIPOS SEMI-RÍGIDOS: TRANSFORMADORES DE PODER, REACTORES DE PODER Y SIMILARES ........................................................................................................................ 160 A1.5. EQUIPOS GIS Y SIMILARES ..................................................................................................... 166 A1.5.1. Descripción general del equipo ....................................................................................... 166 A1.5.2. Requisitos sísmicos .......................................................................................................... 167 A1.6. BANCOS DE CONDENSADORES ............................................................................................. 169 A1.6.1. Equipos de Compensación Serie de Líneas de Transmisión ............................................ 169 A1.6.2. Bancos de condensadores en derivación (shunt) ............................................................ 172 A1.7. EQUIPOS FLEXIBLES CON SIMETRÍA RESPECTO A SU EJE VERTICAL ..................................... 173 A1.7.1. Equipo sin amortiguadores .............................................................................................. 173 A1.7.2. Equipos con amortiguadores ........................................................................................... 174 A1.7.3. Pararrayos ........................................................................................................................ 174 A1.7.4. Transformadores de Potencial, Condensador de Acoplamiento y otros similares ......... 175 A1.7.5. Requisitos para estructura de soporte ............................................................................ 176 A1.8. EQUIPOS FLEXIBLES SIN SIMETRÍA RESPECTO A SU EJE VERTICAL ....................................... 177 A1.8.1. Equipo sin amortiguadores .............................................................................................. 177 A1.8.2. Equipos con amortiguadores ........................................................................................... 178 A1.8.3. Desconectadores ............................................................................................................. 179 A1.8.4. Requisitos para estructura soporte ................................................................................. 180 A1.9. INTERRUPTORES.................................................................................................................... 180 A1.9.1. Interruptores de Estanque Vivo o Live Tank .................................................................... 180 A1.9.2. Interruptores de Estanque Muerto o Dead Tank ............................................................ 180 A1.10. EQUIPOS MONTADOS EN ALTURA ................................................................................... 181 A1.10.1. Equipos montados sobre estructuras tipo parrón ........................................................ 181 A1.10.2. Equipos montados sobre estructuras altas ................................................................... 181 A1.10.3. Equipos dentro de edificios o salas, montados en pisos superiores al nivel de terreno …………………..………………………………………………………………………………………………. 182 A1.11. EQUIPOS ELÉCTRICOS INSTALADOS SUSPENDIDOS ......................................................... 182 A1.12. INSTALACIONES DE TRANSMISIÓN EN HVDC Y SUS SALAS DE VÁLVULAS....................... 183 DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 12 de 210 A1.13. OTROS EQUIPOS .............................................................................................................. 184 A1.13.1. Bancos de baterías acumuladoras ................................................................................ 184 A1.13.2. Celdas metálicas autosoportadas ancladas al piso ....................................................... 185 A1.13.3. Reactores en aire........................................................................................................... 186 A1.13.4. Aisladores de Soporte de porcelana ............................................................................. 187 A1.14. OTROS ELEMENTOS ......................................................................................................... 187 A1.14.1. Barras rígidas de subestaciones aéreas ........................................................................ 187 DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 13 de 210 ANEXO N°2 RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DE FUNDACIONES A2.1. ALCANCE ............................................................................................................................... 189 A2.2. RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DE FUNDACIONES CON MICROPILOTES Y PILAS ..... 190 A2.3. MÉTODO X-Y MODIFICADO................................................................................................... 192 A2.4. MÉTODO DE SULZBERGER .................................................................................................... 201 A2.5. MÉTODO PARA VERIFICACIÓN AL DESLIZAMIENTO ............................................................. 205 A2.6. CLASIFICACIÓN DE SUELOS TIPO ENDESA ............................................................................. 208 DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018/ Actualizado Marzo 2020 Página 14 de 210 Este documento es propiedad del Comité Chileno de CIGRE Toda reproducción total o parcial deberá citar claramente al Comité Chile de CIGRE www.cigre.cl DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 15 de 210 CAPÍTULO 1 REQUISITOS GENERALES 1.1. ALCANCE Y CAMPO DE APLICACIÓN 1.1.1. Alcance La presente Recomendación establece los requisitos que deberán cumplir los equipos eléctricos, las estructuras, las fundaciones y las obras civiles correspondientes a las líneas y subestaciones eléctricas que conforman las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión, incluyendo a las subestaciones eléctricas elevadoras de las centrales de generación, para ser considerados aceptables para ser instalados en Chile debido a su condición sísmica. Comentario C1.1. Equipos eléctricos de las Instalaciones de Alta Tensión a. En general, el diseño y la elección del material para los equipos eléctricos se realiza en base a normas de uso internacional definidas para cumplir con su función operacional, siendo la solicitación sísmica una solicitación adicional que deberán satisfacer para su operación en una zona sísmica. Por esta razón, según sea el tipo de equipo, algunos de sus componentes se diseñan para cumplir con los requisitos sísmicos y para otros de sus componentes se verifica que su diseño y fabricación cumplan con dichos requisitos. Los componentes de un equipo que se diseñan sísmicamente y los componentes del mismo equipo para los que se verifica que cumplan con los requisitos sísmicos dependerán del tipo de equipo. b. En general, en este tipo de Instalaciones los sistemas pueden o no tener dispositivos de disipación de energía, entendiéndose como tal a amortiguadores viscosos y/o de fricción, ya sea en el equipo o en el sistema estructural equipo + estructura de soporte. A la fecha de publicación de este documento, sistemas con dispositivos de aislación en la base no son habituales en este tipo de Instalaciones. 1.1.2. Filosofía de diseño Los requisitos que se definen en la presente Recomendación están relacionadas no solo con la resistencia a las solicitaciones sísmicas y no sísmicas a las que estarán sometidos los distintos elementos que conforman las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión, sino que también a las condiciones de inmediata disponibilidad de operación que deberán tener este tipo de instalaciones después de ocurrido el sismo, situación que lleva a la necesidad de imponer requisitos de comportamiento sísmico que tienden a ser más exigentes que los aplicables a otras instalaciones industriales. Por inmediata disponibilidad de operación deberá entenderse que los daños que se produzcan en la instalación no deberán limitar la operación de la misma después de ocurrido el sismo y que, en caso de ser necesarias reparaciones, éstas deberán poder realizarse de manera tal que no afecten la continuidad de operación de la instalación. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 16 de 210 1.1.3. Campo de aplicación Los requisitos de la presente Recomendación son aplicables a: Los equipos eléctricos señalados explícitamente en el Anexo N°1 y otros equipos cuyo comportamiento sísmico pueda considerarse como asimilable a alguno de los equipos señalados en dicho anexo. Las estructuras y obras civiles señaladas explícitamente en el Capítulo 3 y todas aquellas cuyo comportamiento sísmico pueda considerarse como asimilable a alguna de las señaladas en dicho capítulo. Los sistemas de anclajes de equipos eléctricos y estructuras de soporte de equipos eléctricos a la fundación. Las fundaciones de las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión. Los requisitos de la presente Recomendación deberán ser considerados por los Proveedores, los Diseñadores, los Revisores, los Contratistas y los Dueños o Responsables de las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión en los procesos de diseño y construcción de dichas instalaciones. Para los equipos eléctricos, estructuras u obras civiles que formen parte de las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión y para los que no se definan requisitos sísmicos específicos en la presente Recomendación, será el Dueño quien deberá definir las exigencias sísmicas de manera que cumplan con la Filosofía de Diseño señalada en la cláusula 1.1.2 del presente Capítulo 1. Comentario C1.2. Diseño sísmico de Centrales de Generación a. La propuesta de actualización de la norma NCh 2369 “Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales”, elaborada a través del Instituto de la Construcción, incluye un nuevo capítulo para incorporar los requisitos sísmicos para Centrales de Generación. 1.1.4. Lenguaje utilizado en la presente Recomendación Considerando que de acuerdo con lo señalado en la cláusula 1.1.3 del presente Capítulo 1 el Campo de Aplicación abarca a un amplio espectro de profesionales, no todos necesariamente con formación sísmica, el lenguaje utilizado en la presente Recomendación corresponde al lenguaje habitualmente utilizado para este tipo de Instalaciones en Chile. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 17 de 210 1.1.5. Normas y Especificaciones Las principales Normas y Especificaciones complementarias a la presente Recomendación se señalan en los respectivos Capítulo 2 y Capítulo 3 cuando corresponda. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 18 de 210 1.2. DEFINICIONES 1.2.1. Aceleración Basal “Ao” Parámetro que caracteriza la intensidad de la solicitación sísmica de diseño. Para efectos de la presente Recomendación, se asocia a la máxima aceleración horizontal del suelo en el sitio de la instalación. 1.2.2. Aceleración Basal “A’o” Parámetro que caracteriza la intensidad de la solicitación sísmica de diseño para los equipos eléctricos cuando estos se encuentran ubicados en altura de acuerdo con lo que se señala en la sección 2.13 del Capítulo 2. 1.2.3. Alta Tensión para efectos de la presente Recomendación Corresponde a elementos con tensión > 1 kV. 1.2.4. Amortiguador Elemento o dispositivo para disipación de energía; puede ser viscoso y/o de fricción. 1.2.5. Anexo N°1 Anexo que establece los requisitos sísmicos particulares que deberán cumplir los equipos eléctricos que forman parte de las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión y que es parte integrante del Capítulo 2 de la presente Recomendación. 1.2.6. Anexo N°2 Anexo con recomendaciones para el diseño de fundaciones y que complementa el Capítulo 3 de la presente Recomendación. 1.2.7. Brida o Flange Elemento en la base de las columnas de aislación de los equipos eléctricos que permite conectar la columna de aislación a su estructura de soporte. En la presente Recomendación se utilizará “Flange” o “Brida” de manera indistinta. 1.2.8. Comentario Comentario que aclara y/o complementa una cláusula de la presente Recomendación. Se indican en letra cursiva al final del punto o cláusula respectivo.1.2.9. Contratista Responsable del desarrollo de la ingeniería y/o construcción del proyecto de la Instalación Eléctrica de Alta Tensión y por ende responsable de la entrega de toda la documentación necesaria que respalda el diseño sísmico de las estructuras, fundaciones y obras civiles que corresponden al proyecto. Cuando el Contratista también es responsable del Suministro de los Equipos Eléctricos, entonces aplica también lo señalado en la definición 1.2.39. 1.2.10. Corte Basal “Qb” Fuerza sísmica total horizontal actuando en el Nivel Basal. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 19 de 210 1.2.11. Diseñador Corresponde al profesional responsable del diseño sísmico del elemento. El Diseñador deberá ser un profesional con a lo menos 5 años de experiencia en el diseño sísmico de elementos del mismo tipo o similares al cual es responsable y deberá estar debidamente identificado en todos los documentos que respaldan el diseño. En el caso de los equipos eléctricos objeto de la presente Recomendación, el Diseñador que se identifique será el Fabricante del equipo. En el caso que sea una Empresa de Ingeniería la responsable del diseño de las estructuras u obras civiles objeto de la presente Recomendación, ésta deberá identificar en los documentos que respaldan sus diseños, al profesional responsable que cumple con los requisitos aquí señalados. Para efectos del Capítulo 2, “Diseñador” se deberá entender como el diseñador de los elementos que corresponden a dicho capítulo, haciéndose la diferencia con el “Diseñador de la Estructura de Soporte” o con el “Diseñador de la Fundación” cuando corresponda. Para efectos del Capítulo 3, “Diseñador” se deberá entender como el diseñador de los elementos que corresponden a dicho capítulo, haciéndose la diferencia con el “Diseñador del Equipo” cuando corresponda. 1.2.12. Diseño Sísmico Para efectos de la presente Recomendación, se entenderá como “diseño símico” tanto al diseño propiamente tal como a la demostración de que el elemento cumple con los requisitos sísmicos establecidos en la presente Recomendación, siendo la segunda situación la más característica para los equipos eléctricos de acuerdo con lo señalado en el Comentario C1.1. Para la definición de “requisitos sísmicos”, ver la cláusula 1.2.40. 1.2.13. Dueño Corresponde al Propietario de la instalación, el cual es el Responsable Final ante la Autoridad de que dicha instalación cumpla los requisitos sísmicos establecidos en la presente Recomendación. 1.2.14. Elemento Corresponde a alguno de los distintos componentes globales que conforman las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión y cuyo requisito de diseño sísmico está definido por la presente Recomendación, tales como: equipo eléctrico, estructura, fundación, obra civil u otro. Cada elemento a su vez está conformado por distintos componentes. 1.2.15. Equipo o Equipo Eléctrico Equipo que forma parte de la Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión y para el que los requisitos sísmicos están definidos por la presente Recomendación. El concepto de “equipo” en la presente Recomendación incluye todos los elementos y componentes necesarios para su correcta operación. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 20 de 210 1.2.16. Equipos y/o Elementos Flexibles Equipos y/o elementos de pequeña masa y cuya frecuencia fundamental es menor a 30 Hz. En general estos equipos o elementos se caracterizan por tener amplificaciones dinámicas importantes. 1.2.17. Equipos Rígidos Equipos cuya frecuencia fundamental es mayor a 30 Hz. 1.2.18. Equipos Semi-Rígidos Equipos conformados por un elemento principal de gran masa y rigidez, normalmente anclado directamente a la fundación, por componentes flexibles y cuya frecuencia fundamental es menor a 30 Hz. 1.2.19. Espectro de Respuesta Corresponde a la respuesta máxima de un sistema de un grado de libertad, linealmente elástico, con amortiguamiento viscoso proporcional a la velocidad, para una excitación determinada. La respuesta del sistema puede estar expresada en términos de desplazamientos, velocidades o aceleraciones. 1.2.20. Espectro de Diseño, Espectro de Respuesta Requerido o RRS Espectro de respuesta de aceleraciones utilizado para definir el nivel de solicitación sísmica de diseño y que corresponde al espectro definido en la cláusula 1.3.4 del Capítulo 1. Las siglas RRS viene de su nombre en inglés (Required Response Spectrum). 1.2.21. Espectro de Respuesta de Prueba o TRS Corresponde al espectro de respuesta de aceleraciones en osciladores matemáticos (teóricos), con un factor de amortiguamiento determinado, calculado a partir de las aceleraciones medidas en la mesa vibradora durante los ensayos del equipo. Las siglas TRS viene de su nombre en inglés (Test Response Spectrum). 1.2.22. Estructuras de soporte de equipos o estructuras bajas Las estructuras de soporte de equipos, también conocidas como estructuras bajas, corresponden a estructuras de subestaciones cuya función es ser soporte de los equipos eléctricos considerados como equipos flexibles según clasificación de la letra b) de la sección 2.2, tales como interruptores, pararrayos, desconectadores, transformadores de corriente y de potencial, aisladores de pedestal y otros similares. Estas estructuras no son soporte de conductores de energía eléctrica. 1.2.23. Estructuras altas Las estructuras altas corresponden en general a estructuras cuya finalidad es sostener conductores de energía eléctrica y sus accesorios instalados en altura, pudiendo o no sostener también equipos. Dentro de esta definición se encuentran las estructuras altas de subestaciones y las estructuras de soporte de líneas de transmisión. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 21 de 210 1.2.24. Estructuras altas de subestaciones Corresponden a los denominados pórticos, portales o marcos de líneas y/o barras, a los pilares de malla aérea y a otra estructura de similares características, cuya principal función es el remate de conductores con tensión mecánica según las exigencias meteorológicas y tipo de solicitaciones definidas en el Reglamento NSEG 5 E.n 71 o el que lo reemplace. Estas estructuras podrán o no tener equipos eléctricos. 1.2.25. Estructuras de líneas de transmisión Corresponde a las estructuras que soportan los conductores de las líneas de transmisión, cuya principal solicitación de diseño corresponde a la tensión mecánica de conductores según las exigencias meteorológicas y tipo de solicitaciones definidas en el Reglamento NSEG 5 E.n 71 o el que lo reemplace. Estas estructuras normalmente no tienen equipos eléctricos. 1.2.26. Estructuras de soporte de antenas Corresponden a estructuras cuya finalidad es sostener en altura los equipos de comunicaciones de la subestación y cuya principal solicitación de diseño corresponde a las exigencias meteorológicas de su lugar de ubicación y las solicitaciones correspondientes a los equipos de antena a los cuales soportan. 1.2.27. Estructuras tipo parrón o parrón Estructuras modulares, generalmente de disposición rectangular en planta, conformadas por pilares y vigas utilizadas en las Instalaciones de Alta Tensión para distribución o sistemas auxiliares. La estructuración de un parrón está definida por su configuración eléctrica para permitir la conexión de conductoresenergizados desde o hasta cualquiera de sus cuatro lados y normalmente tienen equipos instalados sobre sus vigas o pilares. 1.2.28. Fabricante Responsable de la fabricación del elemento. En el caso de los equipos eléctricos objeto de la presente Recomendación, el Fabricante es el responsable del diseño sísmico de dicho equipo y por ende responsable de la elaboración de toda la documentación necesaria que respalda el diseño sísmico del equipo. 1.2.29. Factor de Amplificación “Kh” y “Kv” Factor de Amplificación para la solicitación sísmica estática equivalente horizontal “Kh” o vertical “Kv” que representa el efecto relevante de la amplificación dinámica que tiene el comportamiento de un equipo en particular. Esta situación se presenta por ejemplo en equipos que están montados en altura, equipos sobre estructuras de soporte en voladizo o equipos instalados horizontalmente, así como parte de equipos que se encuentran en una situación similar, tales como soportes de los estanques conservadores de aceite de transformadores de poder y los bushings, entre otros. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 22 de 210 1.2.30. Factor de Importancia “IE” Factor de Importancia correspondiente al equipo eléctrico de acuerdo a lo señalado en la Tabla 1.3 del Capítulo 1. 1.2.31. Factor de Importancia “I” Factor de Importancia correspondiente a aquellas obras civiles que se diseñan de acuerdo a lo señalado en la Tabla 3.5 de la sección 3.11 del Capítulo 3. 1.2.32. Factor de Modificación de la Respuesta “R” o Factor “R” Factor que tiene como función reducir las fuerzas sísmicas correspondientes a un comportamiento elástico (lineal) para llevarlas a un nivel de fuerzas de diseño no elástico (no lineal) tomando en cuenta la capacidad de disipación de energía sísmica que tiene el elemento y su ductilidad (disipación por deformación). 1.2.33. Frecuencia fundamental de oscilación o frecuencia fundamental Es la menor de todas las frecuencias naturales de oscilación de un sistema estructural en la que participa una parte importante de la masa total del sistema. En la presente Recomendación se utilizará “frecuencia fundamental de oscilación” o “frecuencia fundamental” de manera indistinta. 1.2.34. Frecuencia equivalente Parámetro de diseño que permite medir el cumplimiento de uno de los requisitos de rigidez global definidos en la letra b) de la cláusula 3.5.3 del Capítulo 3 para la estructura de soporte de equipo. La frecuencia equivalente no es la frecuencia fundamental de la estructura de soporte de equipo ni tampoco del sistema equipo + estructura de soporte. 1.2.35. Método estático equivalente Método que, a través de fuerzas estáticas equivalentes aplicadas en el centro de gravedad de los componentes del sistema estructural, representa adecuadamente las fuerzas sísmicas sobre dichos componentes cuando el sistema estructural está sometido a la acción sísmica. 1.2.36. Nivel Basal Nivel donde se considera aplicada la Aceleración Basal para la determinación de la solicitación sísmica de diseño. En general corresponde a la base del Sistema Estructural. 1.2.37. Nivel Basal para diseño de equipos Nivel donde se considera aplicada la Aceleración Basal “Ao” definida en la cláusula 1.3.2 del Capítulo 1. En general corresponde a la base del equipo, salvo que el diseño o verificación del cumplimiento de los requisitos sísmicos del equipo se realice en conjunto con su estructura de soporte, en cuyo caso corresponderá a la base de la estructura. 1.2.38. Nivel Basal para Capítulo 3 Para los diseños que corresponden al Capítulo 3, el Nivel Basal corresponde al nivel donde se considera que se transfieren las fuerzas horizontales de inercia al suelo. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 23 de 210 1.2.39. Proveedor de Equipo Eléctrico Responsable del suministro del Equipo Eléctrico y por ende responsable de la entrega de toda la documentación necesaria que respalda el diseño sísmico del equipo al cual provee. Cuando el Proveedor es diferente del Fabricante, el Proveedor es responsable subsidiariamente del diseño sísmico del equipo al cual provee. 1.2.40. Requisitos Sísmicos Para efectos de la presente Recomendación, se entenderá como “requisitos sísmicos” a los requisitos necesarios para cumplir con el comportamiento esperado del sistema cuando está sometido a la acción sísmica. 1.2.41. Revisor Sísmico Corresponde al profesional responsable de la revisión del diseño sísmico realizado por el Diseñador. El Revisor Sísmico deberá ser un profesional con a lo menos 10 años de experiencia en el diseño sísmico y/o revisión de diseños sísmicos de elementos del mismo tipo o similares al cual es responsable y deberá ser independiente del Diseñador. En el caso de que sea una Empresa la responsable de la revisión sísmica, ésta deberá identificar en los documentos que respaldan su revisión, al profesional responsable que cumple con los requisitos aquí señalados. Para efectos del Capítulo 2 y del Capítulo 3, donde se diga “Revisor Sísmico” se deberá entender como el revisor de los elementos que corresponden a dicho capítulo respectivo. 1.2.42. Sistema Conjunto de componentes. Según sea el caso, corresponde al sistema estructural, al sistema de anclaje o a otro sistema. 1.2.43. Sistema de anclaje Conjunto de elementos que permiten el anclaje de un equipo o estructura a su fundación. 1.2.44. Sistema de fijación del equipo Conjunto de elementos que permiten la fijación o unión del equipo a una estructura. 1.2.45. Sistema Estructural Sistema que se está analizando para diseñar el elemento. Según sea el caso, el sistema estructural corresponde a: equipo equipo + estructura de soporte equipo + fundación equipo + estructura de soporte + fundación otro DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 24 de 210 1.2.46. Sistema estructural para Capítulo 2 Para los diseños o verificaciones de cumplimiento de los requisitos sísmicos que corresponden al alcance del Capítulo 2, el sistema estructural que se deberá analizar corresponde a: equipo equipo + estructura de soporte 1.2.47. Sistema estructural para Capítulo 3 Aun cuando la verificación del cumplimiento de los requisitos de diseño sísmico del equipo se realiza de acuerdo con el Capítulo 2, para los diseños que corresponden al alcance del Capítulo 3, el sistema estructural que se deberá analizar corresponde a: equipo + fundación equipo + estructura de soporte + fundación 1.2.48. Torreta Estructura de soporte de bushings de Transformadores de Poder y equipos similares. Estos elementos, normalmente del tipo tubular, sobresalen del estanque principal del equipo y contienen, sumergidos en el medio aislante de que se trate, tanto la parte inferior de los bushings como los Transformadores de Corriente de que disponga el Transformador de Poder. 1.2.49. Verificación del cumplimiento de los requisitos sísmicos Proceso mediante el cual se demuestra que un cierto elemento o sistema estructural cumple con los requisitos sísmicos establecidos en la presente Recomendación. 1.2.50. ZPA Las siglas ZPA viene de Zero Period Acceleration y corresponde a la Aceleración Basal “Ao”. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓNSeptiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 25 de 210 1.3. DISPOSICIONES PARA DISEÑO SÍSMICO 1.3.1. Alcance Las presentes disposiciones son aplicables al diseño sísmico de los equipos eléctricos a los que se refiere el Capítulo 2, y a sus estructuras de soporte y sus fundaciones de acuerdo a lo señalado en el Capítulo 3. Las disposiciones para el diseño sísmico de Obras Civiles que no tienen relación directa con los equipos eléctricos a los que se refiere el Capítulo 2, se definen en la sección 3.11 del Capítulo 3. 1.3.2. Intensidad Sísmica de Diseño Independiente del lugar de emplazamiento de la Instalación, el diseño sísmico de los equipos y sus estructuras de soporte deberá considerar la solicitación símica caracterizada por los valores máximos de aceleración, de velocidad y de desplazamiento horizontales en la superficie del terreno señalados en la Tabla 1.1 siguiente. Aceleración Basal “Ao” a/g Velocidad v (cm/s) Desplazamiento Horizontal d (cm) 0.5 50 25 Tabla 1.1: Intensidad Sísmica de Diseño. Si para el desarrollo del diseño de la instalación se ha realizado un Estudio de Amenaza Sísmica particular para el sitio, entonces los valores que deberán considerarse serán los de dicho estudio siempre y cuando los valores no sean menores a los señalados en la Tabla 1.1 Considerando que las fundaciones de los equipos no tienen el carácter de movilidad o traslado que sí tienen los equipos y sus estructuras de soporte, para el diseño sísmico de sus fundaciones se podrán considerar parámetros de intensidad sísmica correspondientes a la Zona Sísmica donde su ubica la instalación de acuerdo con lo señalado en la cláusula 3.2.2 del Capítulo 3. 1.3.3. Acciones sísmicas para el diseño El diseño sísmico se deberá realizar considerando simultáneamente las componentes horizontal y vertical de la acción sísmica como se indica a continuación: a. En dirección horizontal: un movimiento del terreno cuya aceleración, velocidad y desplazamiento máximos son los indicados en la cláusula 1.3.2. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 26 de 210 b. En dirección vertical: un movimiento del terreno cuya aceleración es igual al 60% de la aceleración horizontal máxima del terreno. Esto deberá realizarse en dos direcciones horizontales ortogonales entre sí, que sean las más desfavorables desde el punto de vista de la respuesta sísmica del sistema y considerando los dos posibles sentidos de cada una de las componentes de la acción sísmica. 1.3.4. Espectro de Diseño o RRS A excepción de las obras civiles señaladas en la sección 3.11 del Capítulo 3, el Espectro de Diseño para las Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión corresponde a: 𝑆 (𝑓, 𝐴 , ) 𝑔 = ⎩ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎨ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎧ max { 2,75 ∙ 𝐴 ∙ (0,85 ∙ 𝑓) . 0,05 . ; 𝐴 ∗ 𝑓 𝑓 } 𝑓 < 𝑓1 𝐻𝑧 𝐴 𝑓1 𝐻𝑧 ≤ 𝑓 ≤ 10 𝐻𝑧 𝐴 + ( 𝐴 − 𝐴 ) ∙ 30 𝑓 − 1 2 10 𝐻𝑧 < 𝑓 ≤ 30 𝐻𝑧 𝐴 𝑓 > 30 𝐻𝑧 (%) A (Ao=0,5g) A (Ao=0,4g) A (Ao=0,3g) f1 (Hz) f2 (Hz) 0.5 1,840 1,472 1,104 0,829 2,217 1 1,605 1,284 0,963 0,896 2,169 2 1,370 1,096 0,822 0,957 2,110 3 1,230 0,984 0,738 0,987 2,062 5 1,060 0,848 0,636 1,018 2,004 7 0,945 0,756 0,567 1,029 1,953 10 0,820 0,656 0,492 1,029 1,869 20 0,585 0,468 0,351 0,995 1,696 Tabla 1.2: Parámetros para el Espectro de Diseño DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 27 de 210 En que: Sa = Aceleración del Espectro de Diseño. = Razón de Amortiguamiento. Ao = Aceleración Basal. A = Aceleración máxima definida para el Espectro y que depende de la Aceleración Basal “Ao” y de la Razón de Amortiguamiento “”. f1 = Frecuencia que define el inicio del tramo para el cual la aceleración del Espectro corresponde a la máxima. f2 = Frecuencia que define el primer tramo de la curva de subida del espectro. Figura 1.1: Espectro de Diseño para Frecuencia (Hz) DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 28 de 210 Figura 1.2: Espectro de Diseño para Período (s) El Espectro aquí señalado se deberá considerar aplicable hasta suelos Tipo D de acuerdo con la clasificación sísmica de suelos posterior al terremoto del 2010. Si el suelo donde se ubica el proyecto se clasifica en Tipo E o F, el Dueño deberá realizar un Estudio Especial para definir el Espectro de Diseño, el cual en ningún caso podrá tener solicitaciones menores que las aquí señaladas. Comentario C1.3. Espectro de Diseño a. El espectro definido en la cláusula 1.3.4 mantiene la forma del Espectro de la ETG 1.020 e incorpora para la zona de frecuencias bajas parámetros de suelo correspondientes a suelos Tipo D de acuerdo con la clasificación sísmica de suelos posterior al terremoto del 2010. De este modo, el espectro explicita hasta qué tipo de suelo sísmico es válido. b. De acuerdo con lo señalado en la sección 3.12 del Capítulo 3, se hace necesario clasificar los suelos del proyecto en base a esta nueva clasificación sísmica. 1.3.5. Factor de Importancia “IE”, Factor de Modificación de la Respuesta “R” y Razón de Amortiguamiento “” 1.3.5.1. Factor de Importancia “IE” y Factor de Modificación de la Respuesta “R” Los valores del Factor de Importancia “IE” y del Factor de Modificación de la Respuesta “R” para el diseño sísmico de un sistema particular se deberá elegir entre los definidos en la Tabla 1.3 siguiente. 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60 0,01 0,1 1 10 S a /g Período [s] Espectro de diseño (RRS); Ao=0,5 g ξ=5% ξ=2% ξ=10% ξ=20% DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 29 de 210 Elemento a diseñar “IE” “R” Requisitos de Diseño 1. Equipos Eléctricos en general, incluidos GIS/GIL e incluidas estructuras de soporte de partes del equipo que se fijan o unen directamente al equipo principal 1 1 Capítulo 2 2. Estructuras de soporte de material dúctil sin redundancia estructural El Factor “IE” del Equipo 1,5 Capítulo 3 3. Estructuras de soporte de material dúctil con redundancia estructural Máximo 3 Capítulo 3 3.1 Estructuras reticuladas de acero autosoportadas 3 Capítulo 3 3.2 Estructuras de soporte horizontales en voladizo con a lo menos 3 puntos de apoyos 2 Capítulo 3 3.3 Marcos de Acero 3 Capítulo 3 3.4 Marcos de Hormigón Armado 2 Capítulo 3 4. Estructuras de soporte tubulares, incluidos los monopostes de acero 1,5 Capítulo 3 5. Sistemas de anclaje: Capítulo 3 5.1 Pernos de anclaje embebidos en hormigón 2 5.2 Pernos de anclaje post-instalados 1 5.3 Otros elementos de los sistemas de anclajes descritos en la sección 3.6 2 6. Fundaciones de hormigón armado 3 Capítulo 3 7. Sistema Estructural Rígido 1 Capítulo 2 o 3 (según corresponda) 8. Otras estructuras de soporte de equipos eléctricos El Factor “IE” del EquipoA definir por el diseñador Tabla 1.3: Valores de Factores “IE” y “R” Donde: Las estructuras de soporte sin redundancia estructural corresponden a aquellas estructuras cuya integridad depende de la resistencia de pocos elementos y para las que la falla de alguno de ellos transforma a la estructura en un mecanismo que, aun cuando la DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 30 de 210 estructura pueda no colapsar, puede producir a lo menos la falla operacional del equipo eléctrico al cual soporta. Los marcos de acero para los cuales se define un Factor de Modificación de la Respuesta de R=3 corresponden a aquellos marcos cuyo diseño y detallamiento estructural permite la disipación de energía por comportamiento inelástico y tiene la capacidad de redistribuir los esfuerzos entre los distintos elementos que lo conforman una vez alcanzado el límite del comportamiento elástico. Para otras estructuras de soporte de equipos eléctricos según lo señalado en la Fila 8 de la Tabla 1.3, la elección del Factor “R” dependerá de si la elección del material permite o no disipar energía y de que su estructuración y detallamiento permitan también la disipación de energía. El Factor “R” puede utilizarse solamente para reducir los esfuerzos que deberá resistir el elemento en diseño debido a la solicitación sísmica, siempre y cuando el tipo de material, la estructuración y el detallamiento del elemento permiten disipar energía y los requisitos de diseño de la presente Recomendación lo aceptan. El cálculo de los desplazamientos sobre el elemento en diseño deberá realizarse para la solicitación sísmica elástica, lo que es equivalente a considerar un Factor de Modificación de la Respuesta de R=1 en el cálculo de los esfuerzos. Los valores de Factor “R” indicados en la Tabla 1.3 corresponden a los máximos valores que se pueden utilizar en cada caso. Las estructuras de soporte de equipos eléctricos y las fundaciones de equipos eléctricos, con o sin estructura de soporte, deberán diseñarse con el mismo Factor de Importancia “IE” correspondiente al Equipo Eléctrico al cuál soportan. Comentario C1.4. Factor de Importancia “IE” y Factor de Modificación de la Respuesta “R” a. El Factor de Importancia del Equipo Eléctrico “IE” señalado en la Fila 1 de la Tabla 1.3 es el que corresponde utilizar con el Espectro de Diseño definido en la cláusula 1.3.4. Independiente de lo anterior, las Especificaciones Particulares del Proyecto podrán definir un Factor de Importancia “IE” diferente según sean las condiciones especiales del equipo y/o del proyecto, pero en ningún caso podrá ser menor al señalado en la Tabla 1.3. b. El valor correspondiente al Factor de Importancia “IE” es distinto del valor correspondiente al Factor de Importancia “I” (ver definición en la sección 1.2) debido a que los Espectros de Diseño asociados a cada uno de estos factores son diferentes. c. El Factor de Modificación de la Respuesta de R=3 para las fundaciones de hormigón armado no está asociado a la disipación de energía de las fundaciones de este tipo debido a que por sus requisitos de diseño rara vez sobrepasan los límites de comportamiento elástico. La mayoría de la disipación de energía, y por consiguiente la reducción de la respuesta para el cálculo de los esfuerzos de diseño, ocurre en el suelo circundante por ciclos de histéresis o por radiación. d. En general los valores del Factor “R” señalados para las estructuras de soporte de la Tabla 1.3 se basan en las recomendaciones de las normas ASCE 7-2016 y ASCE 113-2010. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 31 de 210 1.3.5.2. Razón de Amortiguamiento “” Los valores de la razón de amortiguamiento “” para el diseño sísmico son los definidos en la Tabla 1.4 siguiente. Elemento a diseñar “” Requisitos de Diseño 1.- Equipos Eléctricos en general, incluidos GIS/GIL e incluidas estructuras de soporte de partes del equipo que se fijan o unen directamente al equipo principal 2% Salvo que se demuestre un valor mayor de acuerdo a lo señalado en el Capítulo 2 Capítulo 2 2.- Estructuras de soporte de hormigón armado, pretensado o post-tensado 2% Capítulo 3 3.- Estructuras de soporte de acero con uniones soldadas 2% Capítulo 3 4.- Estructuras de soporte de acero con uniones empernadas 5% Capítulo 3 5.- Fundaciones de hormigón armado para estructuras de soporte usar el valor asociado a la estructura de soporte Capítulo 3 6.- Fundaciones de hormigón armado para equipos anclados directamente a la fundación Vs30 900 m/s Vs30 < 900 m/s Donde Vs30 = velocidad de la onda de corte de acuerdo con la sección 3.12 del Capítulo 3 5% 7% Capítulo 3 Tabla 1.4: Valores de Razón de Amortiguamiento “” 1.3.6. Acciones simultáneas con el sismo El diseño deberá considerar las solicitaciones sísmicas y no sísmicas que pudieran estar actuando simultáneamente con el sismo, las que en general estarán definidas por las características propias del equipo y las condiciones meteorológicas en la zona de emplazamiento de la instalación. Dentro de las condiciones meteorológicas en la zona de emplazamiento de la instalación se deberá considerar viento, nieve, hielo, variaciones de temperatura según corresponda. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 32 de 210 Dentro de las acciones a ser consideradas en forma simultánea con la acción sísmica actuando sobre el sistema, se deberán considerar según corresponda: Las acciones provenientes del funcionamiento normal del equipo tales como peso propio, presión interna, fuerzas provenientes de resortes, vibraciones, efectos térmicos, efectos eléctricos, etc. Las acciones eventuales cuya probabilidad de concurrencia con el sismo no sea despreciable, tales como las fuerzas de cortocircuito y las fuerzas debido a las conexiones con otros equipos. En la sección 2.9 del Capítulo 2 y en la cláusula 3.10.4.3 del Capítulo 3 se definen las principales acciones simultáneas con el sismo. El Diseñador deberá evaluar las particularidades de cada instalación y definir otras solicitaciones y/o magnitudes de solicitaciones simultáneas con el sismo que puedan ser relevantes en el diseño. DOCUMENTO TÉCNICO RECOMENDACIÓN DE REQUISITOS SÍSMICOS PARA INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN Septiembre 2018 / Actualizado Marzo 2020 Página 33 de 210 1.4. SOLICITACIONES DE DISEÑO El diseño deberá considerar a lo menos las solicitaciones sísmicas y no sísmicas que se señalan a continuación: 1.4.1. Solicitaciones de cargas permanentes (CP) Corresponden a las solicitaciones de peso propio y todas aquellas que actúan permanentemente sobre el elemento en diseño. 1.4.2. Solicitación Sísmica (E) a. General La solicitación sísmica se calcula de acuerdo a lo señalado en el Capítulo 2 o en el Capítulo 3 según corresponda y se deberá considerar actuando en el sentido horizontal y vertical simultáneamente: E: Sismo horizontal (Eh) ± Sismo vertical (Ev) 𝐸 = 𝐸ℎ ± 𝐸𝑣 Esta solicitación se deberá aplicar teniendo en consideración la distribución de las masas en el Sistema Estructural que se está analizando y las excentricidades que puedan tener las cargas aplicadas.
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